习近平总书记在“十三五”规划建议说明中提出，要在航空发动机等领域部署一批体现国家战略意图的重大科技项目，目前该进程有望加快推进。据预测，未来20年，我国航空发动机及燃气轮机需求将超2万亿元，高温合金等关键核心材料需求规模有望达千亿级。

 

    航空发动机集中了工业制造和信息行业的高精尖技术，最能体现一国的工业基础、科技水平和国防实力，被誉为现代工业“皇冠上的明珠”。当前全球仅有英、美、俄等少数国家可独立研制航空发动机，我国处于高度依赖进口状态。2015年政府工作报告首次写入航空发动机项目，提出要实施航空发动机、燃气轮机等重大项目，加大国防科研和高新技术武器装备建设力度。国务院出台的“中国制造2025”计划，提出十大重点工程，其中排名第三即为航空航天装备。计划要求突破高推重比、先进涡桨（轴）发动机及大涵道比涡扇发动机技术，建立发动机自主发展工业体系。作为一个跨度十年的规划，被列入重点突破工程的项目，将获得后续系列政策扶持。

 

    航空发动机项目的快速推进和下游需求增长，为高温合金材料带来巨大需求。据券商研报介绍，高温合金占发动机总重量的40%至60%，航空发动机推重比的提高，70%以上的贡献来自材料技术。目前来看，全球范围内能够生产航空航天用高温合金的企业不超过50家，主要集中在美、英、法、德、俄、日等国，整个行业具有较为明显的寡头特征。

 

    为提升高温合金材料技术，我国出台了系列扶持政策，2010年国家最高科学技术奖也授予了我国高温合金之父师昌绪院士。另外，工信部发布的2015-2016年增材制造发展计划，明确提出要求突破高温合金等材料技术。

 

航空发动机
 

    公司方面，抚顺特钢高温合金钢规模优势明显，变形高温合金系列产品，在航空航天领域市场上占到 80%以上的份额。高温合金现有产能为5000吨，目标产能为2万吨。同时，公司生产的高强钢用于飞机起落架，是国内唯一生产厂商。钢研高纳主要从事高温合金材料研制，年产能近2500吨，60%以上产品面向航空航天领域客户，在粉末高温合金、铸造和变形高温合金等细分领域，竞争实力较强。公司已具备航空、航天涡轮转子等主要核心铸件生产能力。另外公司表示，旗下高温合金产品可满足C919需求，目前C919已累计获得订单514架，随着后期陆续交付，将有效提升高温合金需求。

 

 

    高温合金分为三类材料：760℃高温材料、1200℃高温材料和1500℃高温材料，抗拉强度800MPa。或者说是指在760--1500℃以上及一定应力条件下长期工作的高温金属材料，具有优异的高温强度，良好的抗氧化和抗热腐蚀性能，良好的疲劳性能、断裂韧性等综合性能，已成为军民用燃气涡轮发动机热端部件不可替代的关键材料。

 

    按照现有的理论，760℃高温材料按基体元素主要可分为铁基高温合金、镍基高温合金和钴基高温合金。按制备工艺可分为变形高温合金、铸造高温合金和粉末冶金高温合金。按强化方式有固溶强化型、沉淀强化型、氧化物弥散强化型和纤维强化型等。高温合金主要用于制造航空、舰艇和工业用燃气轮机的涡轮叶片、导向叶片、涡轮盘、高压压气机盘和燃烧室等高温部件，还用于制造航天飞行器、火箭发动机、核反应堆、石油化工设备以及煤的转化等能源转换装置。

 

 

 

    变形高温合金是指可以进行热、冷变形加工，工作温度范围-253～1320℃，具有良好的力学性能和综合的强、韧性指标，具有较高的抗氧化、抗腐蚀性能的一类合金。按其热处理工艺可分为固溶强化型合金和时效强化型合金。GH后第一位数字表示分类号即1、固溶强化型铁基合金 2、时效硬化型铁基合金 3、固溶强化型镍基合金 4、钴基合金 GH后，二，三，四位数字表示顺序号。

 

    1、固溶强化型合金

 

    使用温度范围为900～1300℃，最高抗氧化温度达1320℃。例如GH128合金，室温拉伸强度为850MPa、屈服强度为350MPa；1000℃拉伸强度为140MPa、延伸率为85%,1000℃、30MPa应力的持久寿命为200小时、延伸率40%。固溶合金一般用于制作航空、航天发动机燃烧室、机匣等部件。

 

    2、时效强化型合金

 

    使用温度为-253～950℃，一般用于制作航空、航天发动机的涡轮盘与叶片等结构件。制作涡轮盘的合金工作温度为-253～700℃，要求具有良好的高低温强度和抗疲劳性能。例如：GH4169合金，在650℃的最高屈服强度达1000MPa；制作叶片的合金温度可达950℃，例如：GH220合金，950℃的拉伸强度为490MPa，940℃、200MPa的持久寿命大于40小时。

 

    变形高温合金主要为航天、航空、核能、石油民用工业提供结构锻件、饼材、环件、棒材、板材、管材、带材和丝材。[1]

 

 

    铸造高温合金是指可以或只能用铸造方法成型零件的一类高温合金。其主要特点是：

 

    1.具有更宽的成分范围由于可不必兼顾其变形加工性能，合金的设计可以集中考虑优化其使用性能。如对于镍基高温合金，可通过调整成分使γ‘含量达60%或更高，从而在高达合金熔点85%的温度下，合金仍能保持优良性能。

 

    2.具有更广阔的应用领域由于铸造方法具有的特殊优点，可根据零件的使用需要，设计、制造出近终形或无余量的具有任意复杂结构和形状的高温合金铸件。

 

    根据铸造合金的使用温度，可以分为以下三类：

 

    第一类：在-253～650℃使用的等轴晶铸造高温合金这类合金在很大的范围温度内具有良好的综合性能，特别是在低温下能保持强度和塑性均不下降。如在航空、航天发动机上用量较大的K4169合金，其650℃拉伸强度为1000MPa、屈服强度850MPa、拉伸塑性15%；650℃，620MPa应力下的持久寿命为200小时。已用于制作航空发动机中的扩压器机匣及航天发动机中各种泵用复杂结构件等。

 

    第二类：在650～950℃使用的等轴晶铸造高温合金这类合金在高温下有较高的力学性能及抗热腐蚀性能。例如K419合金，950℃时，拉伸强度大于700MPa、拉伸塑性大于6%；950℃，200小时的持久强度极限大于230MPa。这类合金适于用做航空发动机涡轮叶片、导向叶片及整铸涡轮。

 

    第三类：在950～1100℃使用的定向凝固柱晶和单晶高温合金这类合金在此温度范围内具有优良的综合性能和抗氧化、抗热腐蚀性能。例如DD402单晶合金，1100℃、130MPa的应力下持久寿命大于100小时。这是国内使用温度最高的涡轮叶片材料，适用于制作新型高性能发动机的一级涡轮叶片。

 

    随着精密铸造工艺技术的不断提高，新的特殊工艺也不断出现。细晶铸造技术、定向凝固技术、复杂薄壁结构件的CA技术等都使铸造高温合金水平大大提高，应用范围不断提高。

 

 

    采用雾化高温合金粉末，经热等静压成型或热等静压后再经锻造成型的生产工艺制造出高温合金粉末的产品。采用粉末冶金工艺，由于粉末颗粒细小，冷却速度快，从而成分均匀，无宏观偏析，而且晶粒细小，热加工性能好，金属利用率高，成本低，尤其是合金的屈服强度和疲劳性能有较大的提高。

 

    FGH95粉末冶金高温合金，650℃拉伸强度1500MPa；1034MPa应力下持久寿命大于50小时，是当前在650℃工作条件下强度水平最高的一种盘件粉末冶金高温合金。粉末冶金高温合金可以满足应力水平较高的发动机的使用要求，是高推重比发动机涡轮盘、压气机盘和涡轮挡板等高温部件的选择材料。

 

 

    是采用独特的机械合金化（MA）工艺，超细的（小于50nm）在高温下具有超稳定的氧化物弥散强化相均匀地分散于合金基体中，而形成的一种特殊的高温合金。其合金强度在接近合金本身熔点的条件下仍可维持，具有优良的高温蠕变性能、优越的高温抗氧化性能、抗碳、硫腐蚀性能。

 

 

    MA956合金在氧化气氛下使用温度可达1350℃，居高温合金抗氧化、抗碳、硫腐蚀之首位。可用于航空发动机燃烧室内衬。

 

    MA754合金在氧化气氛下使用温度可达1250℃并保持相当高的高温强度、耐中碱玻璃腐蚀。现已用于制作航空发动机导向器蓖齿环和导向叶片。

 

    MA6000合金在1100℃拉伸强度为222MPa、屈服强度为192MPa；1100℃，1000小时持久强度为127MPa，居高温合金之首位，可用于航空发动机叶片。

 

 

    金属间化合物高温材料是近期研究开发的一类有重要应用前景的、轻比重高温材料。十几年来，对金属间化合物的基础性研究、合金设计、工艺流程的开发以及应用研究已经成熟，尤其在Ti-Al、Ni-Al和Fe-Al系材料的制备加工技术、韧化和强化、力学性能以及应用研究方面取得了令人瞩目的成就。

 

    Ti3Al基合金（TAC-1），TiAl基合金（TAC-2）以及Ti2AlNb基合金具有低密度（3.8～5.8g/cm3）、高温高强度、高钢度以及优异的抗氧化、抗蠕变等优点，可以使结构件减重35～50%。Ni3Al基合金，MX-246具有很好的耐腐蚀、耐磨损和耐气蚀性能，展示出极好的应用前景。Fe3Al基合金具有良好的抗氧化耐磨蚀性能，在中温（小于600℃）有较高强度，成本低，是一种可以部分取代不锈钢的新材料。

 

 

    在民用工业的很多领域，服役的构件材料都处于高温的腐蚀环境中。为满足市场需要，根据材料的使用环境，归类出系列高温合金。

 

    1、高温合金母合金系列

 

    2、抗腐蚀高温合金板、棒、丝、带、管及锻件

 

    3、高强度、耐腐蚀高温合金棒材、弹簧丝、焊丝、板、带材、锻件

 

    4、耐玻璃腐蚀系列产品

 

    5、环境耐蚀、硬表面耐磨高温合金系列

 

    6、特种精密铸造零件（叶片、增压涡轮、涡轮转子、导向器、仪表接头）

 

    7、玻棉生产用离心器、高温轴及辅件8、钢坯加热炉用钴基合金耐热垫块和滑轨

 

    9、阀门座圈

 

    10、铸造“U”形电阻带

 

    11、离心铸管系列

 

    12、纳米材料系列产品

 

    13、轻比重高温结构材料

 

    14、功能材料（膨胀合金、高温高弹性合金、恒弹性合金系列）

 

    15、生物医学材料系列产品

 

    16、电子工程用靶材系列产品

 

    17、动力装置喷嘴系列产品

 

    18、司太立合金耐磨片

 

    19、超高温抗氧化腐蚀炉辊、辐射管。

 

 

    高温合金发展的趋势是进一步提高合金的工作温度和改善中温或高温下承受各种载荷的能力，延长合金寿命。就涡轮叶片材料而言，单晶叶片将进入实用阶段，定向结晶叶片的综合性能将得到改进。

 

    此外，有可能采用激冷态合金粉末制造多层扩散连接的空心叶片，从而适应提高燃气温度的需要。就导向叶片和燃烧室材料而言，有可能使用氧化物弥散强化的合金，以大幅度提高使用温度。为了提高抗腐蚀和耐磨蚀性能，合金的防护涂层材料和工艺也将获得进一步发展。


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